FR2947638A1

FR2947638A1 - ULTRASOUND TELEMETRY METHOD FOR DRONE, WITH DISCRIMINATION OF PARASITE ECHOS FROM ANOTHER DRONE

Info

Publication number: FR2947638A1
Application number: FR0954552A
Authority: FR
Inventors: Benoit Pochon
Original assignee: Parrot SA
Current assignee: Parrot Drones SAS
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-07
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: EP2449407B1; EP2449407A1; US8599646B2; WO2011001059A1; CN102597801B; CN102597801A; JP2012531611A; FR2947638B1; US20120163125A1; JP5730300B2; EP2449407B9

Abstract

Le procédé comprend : a) l'émission d'une salve d'ultrasons répétée à une fréquence de récurrence prédéterminée ; et b) après chaque émission et pendant la durée d'une trame temporelle (n-1, n, n+1, ...) séparant deux émissions consécutives, la réception d'une pluralité de pics de signal successifs apparaissant au cours de la même trame. Ces pics incluent des pics parasites (E' , E' , E' , ...) en provenance de l'émetteur d'un autre drone, et un pic utile (E , E , E , ...) correspondant à la distance à estimer. Pour discriminer ces pics, on exécute les étapes suivantes : c) pour deux trames consécutives, comparaison des instants d'arrivée des p pics de la trame courante avec les instants d'arrivée des q pics de la trame précédente et détermination, pour chacun des p.q couples de pics, d'un écart temporel relatif correspondant; d) application aux p.q écarts déterminés à l'étape c) d'un critère de sélection permettant de ne retenir qu'un seul pic de la trame courante ; et e) estimation de la distance en fonction de l'instant d'arrivée du pic ainsi retenu.The method comprises: a) transmitting a repeated ultrasound burst at a predetermined recurrence frequency; and b) after each transmission and during the duration of a time frame (n-1, n, n + 1, ...) separating two consecutive transmissions, receiving a plurality of successive signal peaks occurring during the same frame. These peaks include spurious peaks (E ', E', E ', ...) coming from the transmitter of another drone, and a useful peak (E, E, E, ...) corresponding to the distance to estimate. To discriminate these peaks, the following steps are performed: c) for two consecutive frames, comparison of the arrival times of the p peaks of the current frame with the arrival times of the q peaks of the previous frame and determination, for each of the pq pairs of peaks, corresponding relative time difference; d) applying to the p.q deviations determined in step c) a selection criterion making it possible to retain only one peak of the current frame; and e) estimating the distance as a function of the instant of arrival of the peak thus retained.

Description

L'invention concerne l'estimation des distances par un procédé de télémétrie à ultrasons mis en oeuvre par des drones, notamment pour la mesure de l'altitude à laquelle évolue le drone. Le drone est muni d'un transducteur électroacoustique permettant l'émis- sion et la réception d'ultrasons. Ce transducteur émet une brève salve d'ultrasons de quelques dizaines ou centaines de microsecondes, puis attend le retour de l'écho acoustique envoyé après réflexion sur le sol. Le laps de temps séparant l'émission de la salve de la réception de l'écho permet, connaissant la vitesse du son, d'estimer la longueur du chemin acoustique parcouru et donc d'évaluer l'altitude du drone. Cette mesure est réitérée à intervalles rapprochés, avec une périodicité d'émission des salves d'ultrasons correspondant à une fréquence dite "fréquence de récurrence", généralement liée à la fréquence de fonctionnement de la centrale inertielle du drone. La période séparant deux sal- ves, dénommée "période d'acquisition" ou "trame temporelle", est consacrée à détecter le(s) pic(s) de signal acoustique correspondant à la réception d'un écho. Généralement, cette analyse est opérée numériquement, le temps écoulé depuis la salve d'ultrasons étant alors exprimé en nombre d'échantillons, comptés à la fréquence d'échantillonnage du circuit numé- rique. En pratique, après émission d'une salve unique, le transducteur reçoit une pluralité d'échos, résultant de réflexions multiples ou de réflexions sur des cibles autres que le sol. La télémétrie par ultrasons présente en effet la particularité d'être assez peu directive, et donc sujette à la multiplication des échos parasites. Lorsque plusieurs drones similaires évoluent simultanément à proximité les uns des autres, une difficulté particulière apparaît, tenant au fait que pendant la période d'acquisition suivant l'émission d'une salve, un drone peut recevoir non seulement des échos de son propre signal (écho utile, correspondant à la réflexion sur le sol, ou échos parasites produits par d'autres réflexions de ce même signal), mais également des signaux acoustiques issus des transducteurs d'autres drones, conduisant alors à une perturbation des mesures. Il est relativement aisé de filtrer les échos parasites produits par les ré-35 flexions multiples, car ils se manifesteront le plus souvent après l'arrivée de l'écho réel. En revanche, il est très difficile de discriminer les échos provenant d'une salve émise par un autre drone, notamment lorsque les trajets de propagation ont des longueurs relativement proches. La présente invention vise à résoudre ce problème particulier tenant à la perturbation des mesures en présence de plusieurs drones similaires fonctionnant en même temps. L'idée de base de l'invention repose sur le fait que, si l'on prévoit des fréquences de récurrence légèrement différentes pour deux drones, on observera pour un drone donné, au fur et à mesure des trames d'acquisition successives, une dérive de la position du pic correspondant à l'écho reçu en provenance de l'autre drone. L'invention propose d'utiliser cette propriété pour reconnaître et filtrer les pics parasites provenant d'une salve émise par un autre drone, de manière à ne conserver que le pic utile correspondant à la distance à estimer à partir de l'écho produit par la salve d'ultrasons émise par le drone consi- déré. Plus précisément, l'invention propose un procédé comprenant, de manière en elle-même connue, les étapes suivantes : a) émission, à partir d'un instant d'origine des temps, d'une salve d'ultra-20 sons, cette émission étant répétée à une fréquence de récurrence prédéterminée ; b) après la fin de chaque émission et pendant la durée d'une trame temporelle séparant deux émissions consécutives, réception d'une pluralité de pics de signal successifs apparaissant à des instants d'arrivée 25 respectifs au cours de la même trame, ces pics de signal successifs incluant des pics parasites et un pic utile correspondant à la distance à estimer. Le procédé de l'invention est caractérisé par les étapes supplémentaires suivantes : 30 c) pour deux trames consécutives, comparaison des instants d'arrivée des p pics de signal de la trame courante avec les instants d'arrivée des q pics de signal de la trame précédente et détermination, pour chacun des p.q couples de pics, d'un écart temporel relatif correspondant ; d) application aux p.q écarts temporels relatifs déterminés à l'étape c) d'au moins un critère de sélection permettant de ne retenir qu'un seul pic de la trame courante ; et e) estimation de la distance en fonction de l'instant d'arrivée du pic rete- nu à l'étape d) par rapport à l'instant d'émission de la dernière salve. La mise en oeuvre préférentielle du procédé de l'invention comprend en outre, pour le drone considéré, une étape préalable d'ajustement de la fréquence de récurrence à une valeur prédéterminée différente de la fréquence de récurrence correspondante d'un autre drone destiné à être uti- lisé en même temps que le drone considéré, l'étape b) incluant la réception éventuelle de pics parasites issus d'émissions de salves d'ultrasons en provenance de l'autre drone. La différence entre les fréquences de récurrence du drone considéré et de l'autre drone est avantageusement comprise entre 3% et 10%, de pré- férence 5%. Avantageusement, l'étape d) inclut, comme critère de sélection, un filtrage par lequel ne sont conservés que les pics de la trame courante pour les-quels l'écart temporel relatif avec les pics de la trame précédente est inférieur à un seuil prédéterminé. The invention relates to the estimation of distances by an ultrasound telemetry method implemented by drones, in particular for measuring the altitude at which the drone is moving. The drone is equipped with an electroacoustic transducer for ultrasound transmission and reception. This transducer emits a brief burst of ultrasound a few tens or hundreds of microseconds, then waits for the return of the acoustic echo sent after reflection on the ground. The time interval separating the emission of the salvo from the reception of the echo makes it possible, knowing the speed of the sound, to estimate the length of the acoustic path traveled and thus to evaluate the altitude of the drone. This measurement is repeated at short intervals, with a periodicity of emission of ultrasound bursts corresponding to a frequency called "recurrence frequency", generally related to the operating frequency of the inertial unit of the drone. The period separating two bursts, called the "acquisition period" or "time frame", is devoted to detecting the acoustic signal peak (s) corresponding to the reception of an echo. Generally, this analysis is performed numerically, the time elapsed since the burst of ultrasound then being expressed in number of samples, counted at the sampling frequency of the digital circuit. In practice, after transmitting a single burst, the transducer receives a plurality of echoes, resulting from multiple reflections or reflections on targets other than the ground. Ultrasound telemetry has the particularity of being rather ungovernable, and therefore subject to the multiplication of parasitic echoes. When several similar drones evolve simultaneously close to each other, a particular difficulty arises, taking into account that during the acquisition period following the emission of a salvo, a drone can receive not only echoes of its own signal ( useful echo, corresponding to the reflection on the ground, or parasitic echoes produced by other reflections of the same signal), but also acoustic signals from the transducers of other drones, thus leading to a disturbance of the measurements. It is relatively easy to filter out the clutter produced by the multiple re-inflections, because they will manifest most often after the arrival of the real echo. On the other hand, it is very difficult to discriminate echoes from a salvo emitted by another drone, especially when the propagation paths have relatively close lengths. The present invention aims to solve this particular problem relating to the disturbance of measurements in the presence of several similar drones operating at the same time. The basic idea of the invention rests on the fact that, if slightly different recurrence frequencies are provided for two drones, a given drone will be observed, as successive acquisition frames, derives from the position of the peak corresponding to the echo received from the other drone. The invention proposes to use this property to recognize and filter parasitic peaks originating from a salvo emitted by another drone, so as to keep only the useful peak corresponding to the distance to be estimated from the echo produced by the ultrasound burst emitted by the drone considered. More precisely, the invention proposes a method comprising, in a manner known per se, the following steps: a) emission, from a time of origin of the times, of an ultrasound burst, this emission being repeated at a predetermined recurrence frequency; b) after the end of each transmission and during the duration of a time frame separating two consecutive transmissions, receiving a plurality of successive signal peaks appearing at respective arrival times during the same frame, these peaks successive signals including parasitic peaks and a useful peak corresponding to the distance to be estimated. The method of the invention is characterized by the following additional steps: c) for two consecutive frames, comparing the arrival times of the p signal peaks of the current frame with the arrival times of the q signal peaks of the current frame. preceding frame and determination, for each of the pq pairs of peaks, of a corresponding relative time difference; d) applying to p.q relative time differences determined in step c) at least one selection criterion for retaining only one peak of the current frame; and e) estimating the distance as a function of the arrival time of the peak held in step d) with respect to the moment of emission of the last burst. The preferential implementation of the method of the invention further comprises, for the drone considered, a preliminary step of adjusting the recurrence frequency to a predetermined value different from the corresponding recurrence frequency of another drone intended to be used at the same time as the drone considered, step b) including the possible reception of parasitic peaks from ultrasound bursts of emissions from the other drone. The difference between the recurrence frequencies of the drone in question and that of the other drone is advantageously between 3% and 10%, preferably 5%. Advantageously, step d) includes, as selection criterion, a filtering by which only the peaks of the current frame are kept for which the relative time difference with the peaks of the previous frame is less than a predetermined threshold. .

Dans une première mise en oeuvre, le seuil est déterminé en fonction de la variation maximale de chemin acoustique entre deux positions du drone à deux instants d'émission consécutifs, pour un déplacement du drone à sa vitesse maximale dans la direction d'estimation de la distance. Ce seuil peut notamment être déterminé par l'expression : Vmax FS D = 2. C Fdrone D étant la valeur du seuil exprimée en nombre d'échantillons, Vmax étant la vitesse maximale du drone dans la direction d'estimation de la distance, FS étant la fréquence d'échantillonnage du signal reçu, c étant la vitesse de propagation du son, et Fdrone étant la fréquence de récurrence des émissions de salves. In a first implementation, the threshold is determined as a function of the maximum acoustic path variation between two positions of the drone at two consecutive transmission instants, for a movement of the drone at its maximum speed in the direction of estimation of the distance. This threshold can in particular be determined by the expression: Vmax FS D = 2. C Fdrone D being the value of the threshold expressed in number of samples, Vmax being the maximum speed of the drone in the direction of estimation of the distance, FS being the sampling frequency of the received signal, c being the speed of propagation of the sound, and Fdrone being the frequency of recurrence of the bursts.

Dans une deuxième mise en oeuvre, le seuil précité est augmenté d'un terme correctif fonction de la largeur temporelle de la salve d'ultrasons, notamment conformément à l'expression : Vmax FS D = 2. + W.FS , C Fdrone W étant la largeur temporelle de la salve, en nombre d'échantillons. En cas de pluralité de pics conservés après le filtrage résultant de l'application du seuil précité, l'étape pour ne conserver qu'un seul pic, l'étape d) 10 peut prévoir de sélectionner pour ce seul pic celui qui apparaît en premier (ou, en variante, en dernier) dans la trame courante, dans l'ordre de sur-venue des pics de signal successifs. In a second implementation, the above threshold is increased by a corrective term depending on the temporal width of the ultrasound burst, in particular according to the expression: Vmax FS D = 2. + W.FS, C Fdrone W being the time width of the burst, in number of samples. In the case of a plurality of peaks preserved after filtering resulting from the application of the aforementioned threshold, the step of keeping only one peak, step d) can provide for selecting for this single peak the one which appears first. (or, alternatively, last) in the current frame, in the order of occurrence of the successive signal peaks.

0 15 On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels les mêmes références numériques désignent des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. 20 La Figure 1 illustre schématiquement deux drones évoluant à proximité l'un de l'autre, et montre les différents signaux susceptibles d'être captés par le transducteur à ultrasons. La Figure 2 présente deux chronogrammes montant, pour chacun des deux drones de la Figure 1, les différents instants d'émission et de récep-25 tion des signaux acoustiques à ultrasons. La Figure 3 montre la position temporelle, au cours de trois trames d'acquisition successives, des pics de signal reçu et la manière de les discriminer. 0 Sur la Figure 1, on a représenté un drone Dl évoluant à une altitude h au-dessus du sol S. Le drone Dl est muni d'un transducteur électroacoustique T1 permettant l'émission/réception d'ultrasons en direction du sol. 30 La technique normale de télémétrie consiste à émettre en direction du sol une brève salve d'ultrasons (par exemple de durée 300 las), et de compter le temps de retour après réflexion sur le sol, pour en dériver l'altitude h. Une difficulté particulière se présente lorsqu'un autre drone D2, de conception semblable au drone Dl, évolue à proximité de Dl. Ce drone est également muni d'un transducteur T2 semblable à Ti, qui émet aussi des salves d'ultrasons, à une fréquence de récurrence proche de celle de la fréquence de récurrence de l'émission des ultrasons par le transducteur T1. An embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings in which the same reference numerals designate identical or functionally similar elements. Figure 1 schematically illustrates two drones moving close to each other, and shows the different signals that can be picked up by the ultrasonic transducer. Figure 2 shows two timing charts, for each of the two drones in Figure 1, the different times of transmission and reception of sonic acoustic signals. Figure 3 shows the time position, during three successive acquisition frames, of the received signal peaks and the manner of discriminating them. 0 In Figure 1, there is shown a Dl drone moving at an altitude h above the ground S. The Dl drone is equipped with an electroacoustic transducer T1 for the emission / reception of ultrasound in the direction of the ground. The normal telemetry technique consists in sending a short burst of ultrasound (for example of 300 las duration) towards the ground, and counting the return time after reflection on the ground, to derive the altitude h. A particular difficulty arises when another D2 drone, similar in design to the Dl drone, evolves near Dl. This drone is also equipped with a T2-like transducer T2, which also emits ultrasound bursts, at a frequency of recurrence close to that of the frequency of recurrence of the emission of ultrasound by the transducer T1.

Le signal acoustique reçu par T1 est donc susceptible d'être parasité par les échos du signal émis par Ti et réfléchis sur D2 (qui risque d'être confondu avec le sol S) et, d'autre part et surtout, par les ultrasons émis par T2 et captés par T1. Compte tenu des fréquences de récurrence relativement proches de Dl et D2, ce dernier signal peut introduire des perturbations importantes, par exemple si les drones volent à des altitudes comparables. Dans ce cas, le drone Dl ne pourra plus faire la distinction entre les échos provenant des salves émises par son propre transducteur Ti et les échos provenant des salves émises par le transducteur Ti de l'autre drone D2. The acoustic signal received by T1 is therefore likely to be parasitized by the echoes of the signal emitted by Ti and reflected on D2 (which risks being confused with the ground S) and, on the other hand and above all, by the ultrasound emitted by T2 and picked up by T1. Given the frequency of recurrence relatively close to Dl and D2, the latter signal can introduce significant disturbances, for example if drones fly at comparable altitudes. In this case, the drone D1 will no longer be able to distinguish between the echoes from the bursts emitted by its own transducer Ti and the echoes from the bursts emitted by the transducer Ti of the other drone D2.

L'invention a essentiellement pour but de résoudre cette difficulté. Au préalable, les fréquences de récurrence respectives des drones Dl et D2 sont ajustées de manière à présenter une légère différence, typique-ment de l'ordre de 3 à 10 %, de préférence 5 %. Afin de mieux comprendre ce choix des fréquences de récurrence, on peut calculer la vitesse apparente minimale du drone parasite durant deux trames successives. Si T et T' (respectivement F et F') sont les périodes (respectivement les fréquences) de récurrence des deux drones, alors le déplacement vu par un drone vaut d,,,,,, = (T' û T)*c (c étant la célérité du son). The main purpose of the invention is to solve this problem. Beforehand, the respective recurrence frequencies of the drones D1 and D2 are adjusted so as to have a slight difference, typically of the order of 3 to 10%, preferably 5%. In order to better understand this choice of recurrence frequencies, it is possible to calculate the minimum apparent speed of the parasitic drone during two successive frames. If T and T '(respectively F and F') are the periods (respectively frequencies) of recurrence of the two drones, then the displacement seen by a drone is d ,,,,,, = (T 'û T) * c (c being the speed of sound).

Ce déplacement est atteint lorsque les drones se déplacent dans des di-rections opposées, configuration correspondant à une vitesse apparente %parente = d,,,1ä1T. Avec une différence de fréquence de x %, (c'est-à-dire F' = F*(1+x/100)), cette vitesse apparente vaut environ l'appa,.Cnte = c*x/100. On obtient donc une vitesse apparente de l'ordre de 17 m/s pour 5 % de différence, ce qui est bien plus grand que les vitesses que l'on cherche à mesurer (de l'ordre del ml) La faible différence des fréquences de récurrence des deux drones va provoquer au fil des trames d'acquisition successives des échos reçus par D4, une légère dérive des échos en provenance du transducteur T2 de l'autre drone D2, par rapport aux échos provenant de son propre transducteur Tl. On va décrire la manière dont ce phénomène peut être détecté analysé, pour discriminer les échos utiles provenant du transducteur TI des échos parasites provenant du transdueur T2 de l'autre drone. Sur la Figure 2, on a illustré sur le chronogramme D4 quatre trames d'acquisition successives, référencées (n- l), (n), (n+l) (n+2), faisant suite à des émissions successives de salves aux instants Sn, .S S 3 En réponse à l'émission de la salve S g, le transducteur T] du drone Dl reçoit un écho utile End, correspondant à la réflexion sur le sol repré- sentatif de l'altitude réelle du drone. Mais cet écho utile est parasité par d'autres échos tels que E' E", provenant des salves émises par l'autre drone (chronogramme D2 de la Figure 2). Toutefois, du fait de la légère différence des fréquences de récurrence des deux drones ù différence qui a été accentuée sur la Figure 2 pour la clarté de l'illustration ù,l'écart AtSS An+> A t w 2 e n t r e e le pic utile E1,E,E.1.• le pic parasite E' va varier au fil des trames successives. En revanche, le laps dei mpstséparant l'écho utile E n.1, E, y,.. del' ]Une des temps constituée par l'instant d'émission de la salve correspondante Sæs S, S#, .e ne variera pas, ou pratiquement pas. De ce fait, au cours des trames successives, certains pics (dont le pic utile) ne varieront pas ou peu, tandis que d'autres pics (les pics parasites provenant des ultrasons émis par l'autre drone) présenteront une dérive significative, qui permettra de les identifier et de les éliminer ensuite. This displacement is reached when the drones move in opposite di-rections, configuration corresponding to apparent speed% parent = d ,,, 1ä1T. With a frequency difference of x%, (ie F '= F * (1 + x / 100)), this apparent velocity is about the appa, .Cnte = c * x / 100. We thus obtain an apparent speed of the order of 17 m / s for a 5% difference, which is much greater than the speeds we are trying to measure (of the order of 1 ml). The small difference in frequencies of recurrence of the two drones will cause over successive acquisition frames echoes received by D4, a slight drift echoes from the T2 transducer of the other drone D2, compared to the echoes from its own transducer Tl. will describe how this phenomenon can be detected analyzed, to discriminate the useful echoes from the transducer TI parasitic echoes from the T2 transducer of the other drone. In FIG. 2, the chronogram D4 shows four successive acquisition frames, referenced (n-1), (n), (n + 1) (n + 2), following successive bursts of bursts. instants Sn, .SS 3 In response to the emission of the salvo S g, the transducer T] of the drone D1 receives a useful echo End, corresponding to the reflection on the ground representative of the real altitude of the drone. But this useful echo is parasitized by other echoes such as E 'E ", coming from the bursts emitted by the other drone (chronogram D2 of Figure 2) However, because of the slight difference of the frequencies of recurrence of the two drones - the difference which has been accentuated in Figure 2 for the clarity of the illustration ù, the gap AtSS An +> A tw 2 enters the useful peak E1, E, E.1 • the parasitic peak E 'will vary at On the other hand, the lapse of time separates the useful echo E n.1, E, y, .. del '] One of the times constituted by the instant of emission of the corresponding burst Sæs S, S # It will not vary, or hardly at all, so in the course of successive frames, some peaks (including the useful peak) will not vary much or little, while other peaks (parasitic peaks from ultrasound emitted by the other drone) will present a significant drift, which will identify them and then eliminate them.

Pour opércette discrimination, l'algorithme d'analyse stocke, pour chaque t me, les instants de survenue des p pics reçus au cours de la trame numéro ( 1 )sous forme d'un tableau T,_1 m% Üæs .. Çej (le temps étant exprien nombre d'échantillons depuis le début de la salve sous forme d'un indice t représentatif de la position du pic sur l'échelle des temps). For discriminating operation, the analysis algorithm stores, for each time, the instants of occurrence of the peaks received during the frame number (1) in the form of a table T, 1 m s .. Ç Ç. the time being exprives number of samples since the beginning of the burst in the form of an index t representative of the position of the peak on the time scale).

L'opération est répétée pour la trame suivante : Tn [i~,,1, i2,n, ... ig,n] pour les q pics détectés au cours de cette trame (la plupart du temps p = q). L'algorithme calcule ensuite, pour chacun des p.q couples de pics, l'écart temporel relatif correspondant, et ne retient que les pics pour lesquels, parmi les q pics de la trame courant, cet écart temporel relatif est inférieur à un seuil D donné (on exposera plus bas la manière dont ce seuil est dé-terminé). En effet, si les écarts temporels relatifs sont supérieurs au seuil, ceci révèle une dérive importante du pic d'une trame à l'autre, révélateur du caractère parasite du pic. The operation is repeated for the following frame: Tn [i ~ ,, 1, i2, n, ... ig, n] for the q peaks detected during this frame (most of the time p = q). The algorithm then calculates, for each of the pq pairs of peaks, the corresponding relative time difference, and retains only the peaks for which, among the q peaks of the current frame, this relative time difference is smaller than a given threshold D (We will expose below how this threshold is de-terminated). Indeed, if the relative time differences are greater than the threshold, this reveals a significant drift of the peak from one frame to another, revealing the parasitic nature of the peak.

Si, au terme de ce filtrage, il subsiste encore plusieurs pics, on applique un critère supplémentaire, par exemple en ne retenant que le premier pic de la trame dans l'ordre de survenue des pics successifs (ceci revient à faire l'hypothèse que les pics ultérieurs correspondent à des réflexions multiples, donc parasites). If, at the end of this filtering, there are still several peaks, an additional criterion is applied, for example by retaining only the first peak of the frame in the order of occurrence of the successive peaks (this amounts to making the assumption that the subsequent peaks correspond to multiple reflections, therefore parasitic).

On peut également, dans certaines configurations, retenir non pas le premier mais le dernier pic dans l'ordre de survenue, par exemple en présence d'échos parasites correspondant à une réflexion sur un autre drone plutôt qu'une réflexion sur le sol. En pratique, le nombre de pics détectés au cours d'une même trame dé- passe rarement 5, de sorte que le nombre de comparaison des instants d'arrivée ne dépasse pas 25, ce qui reste raisonnable en termes de puissance de calcul nécessaire. L'altitude est estimée en fonction de l'instant d'arrivée du pic finalement retenu. It is also possible, in certain configurations, to retain not the first but the last peak in the order of occurrence, for example in the presence of echoes corresponding to reflection on another drone rather than reflection on the ground. In practice, the number of peaks detected during the same frame rarely exceeds 5, so that the number of comparison of the arrival times does not exceed 25, which remains reasonable in terms of computing power required. The altitude is estimated according to the moment of arrival of the peak finally retained.

On va maintenant expliquer la manière dont on termine le seuil de détection D, en référence notamment à la Figure 3. On utilisera les notations suivantes : D valeur du seuil exprimée en nombre d'échantillons, Vnax vitesse maximale du drone dans la direction d'estimation de la dis- tance, FS fréquence d'échantillonnage du signal reçu, c vitesse de propagation du son, Fdrone fréquence de récurrence des émissions de salves, et W largeur temporelle de la salve, en nombre d'échantillons. We will now explain the manner in which the detection threshold D is terminated, with particular reference to FIG. 3. The following notations will be used: D value of the threshold expressed in number of samples, Vnax maximum speed of the drone in the direction of distance estimation, FS sampling frequency of the received signal, c sound propagation velocity, F drone salvo emission recurrence frequency, and W salvo time width, in number of samples.

La différence de chemin acoustique entre deux émissions successives d'une salve est, pour un drone en mouvement à sa vitesse maximale dans la direction d'estimation de la distance, inférieure à 2 Vmax.Tdrone, c'est-à-dire, en termes de nombre d'échantillons : Vmaz Fs D = 2. c Fdrone Une difficulté se présente toutefois lorsque, comme illustré Figure 3, le pic parasite E'ä chevauche le pic utile Eä lors d'une trame donnée (la trame numéro n sur la Figure 3). On peut voir sur cette figure un décalage du pic utile En_,, En, En+,, au cours des trames successives (n-1), (n), (n+1). Ce décalage est dû au déplacement du drone dans la direction d'estimation de la distance (typiquement un déplacement ascensionnel), mais il est très inférieur au déplacement du pic parasite E',,, E'n+l, déplacement qui est essentiellement dû à la différence entre la fréquence de récurrence du drone D2 et celle du drone Dl. Pour traiter le cas du chevauchement des pics utiles et parasites Eä et E'n, deux possibilités sont envisageables. La première possibilité consiste à conserver pour le seuil la valeur D ex- primée ci-dessus, avec pour conséquence que la trame n ne contiendra aucun pic valide et qu'aucune distance ne pourra être estimée pour cette trame. Une autre possibilité consiste à augmenter le seuil d'un terme correctif W..FS : dans ce cas, un pic valide sera effectivement détecté pour la trame n, mais avec une erreur supplémentaire (W) sur la position de ce pic, donc avec une erreur supplémentaire sur l'estimation de l'altitude du drone. On va donner à titre d'illustration un exemple numérique, sans aucun caractère limitatif, basé sur les valeurs suivantes : V,nax = 1,5 m/s F,=150 kHz c = 340 m/s Fdrone = 50 Hz W= 0,3 ms Avec ces valeurs, le seuil D sans terme correctif est D = 26 échantillons, soit une erreur de 3 cm sur l'altitude du drone à la fréquence d'échantillonnage considérée. Si l'on augmente le seuil D du terme correcteur W.FS, le seuil de détection augmente à 26 + 45 = 71 échantillons, soit une erreur de 8 cm sur l'altitude. La première technique procure ainsi une précision de mesure supérieure, mais avec un plus grand nombre de trames invalides (on peut estimer par simulation le taux de mesures erronés à 1 par seconde). A l'opposé, la second technique délivre des mesures pour pratiquement toutes les trames, mais au prix d'une précision moindre. The acoustic path difference between two successive emissions of a salvo is, for a drone in motion at its maximum speed in the direction of estimation of the distance, less than 2 Vmax.Tdrone, that is to say, in terms of number of samples: Vmaz Fs D = 2. c Fdrone However, a difficulty arises when, as shown in Figure 3, the parasitic peak E 'overlaps the useful peak Ea during a given frame (the frame number n on Figure 3). We can see in this figure an offset of the useful peak En_ ,, En, En + ,, during successive frames (n-1), (n), (n + 1). This shift is due to the displacement of the drone in the direction of estimation of the distance (typically an upward movement), but it is much lower than the displacement of the parasitic peak E ',,, E'n + 1, displacement which is essentially due the difference between the frequency of recurrence of the drone D2 and that of the drone Dl. To deal with the case of the overlap of the useful and parasitic peaks Eä and E'n, two possibilities are conceivable. The first possibility is to keep for the threshold the value D expressed above, with the result that the frame n will contain no valid peak and no distance can be estimated for this frame. Another possibility is to increase the threshold of a corrective term W..FS: in this case, a valid peak will actually be detected for the frame n, but with an additional error (W) on the position of this peak, so with an additional error on the estimation of the altitude of the drone. A numerical example will be given by way of illustration, without any limiting character, based on the following values: V, nax = 1.5 m / s F, = 150 kHz c = 340 m / s Fdrone = 50 Hz W = 0.3 ms With these values, the threshold D without corrective term is D = 26 samples, ie a 3 cm error on the altitude of the drone at the sampling frequency considered. If we increase the threshold D of the corrective term W.FS, the detection threshold increases to 26 + 45 = 71 samples, an error of 8 cm on the altitude. The first technique thus provides a higher measurement accuracy, but with a larger number of invalid frames (it is possible to estimate by simulation the rate of erroneous measurements at 1 per second). In contrast, the second technique delivers measurements for virtually all frames, but at the cost of less accuracy.

Claims

REVENDICATIONS1. A method for estimating a distance by ultrasonic telemetry, said method being implemented by a drone (D1), in particular for an altitude measurement (h) of the drone, comprising the following steps: a) emission from an origin instant of the times, an ultrasonic burst, this emission being repeated at a predetermined recurrence frequency; b) after the end of each transmission and during the duration of a time frame (n-1, n, n + 1, ...) separating two consecutive transmissions, receiving a plurality of successive signal peaks appearing at 10 respective arrival times during the same frame, these successive signal peaks including parasitic peaks E ',,, E'ä + 1, ...) and a useful peak (Eä_I, En, En + 1, ...) corresponding to the distance to be estimated; characterized in that it further comprises the steps of: c) for two consecutive frames, comparing the arrival times of the p signal peaks of the current frame with the arrival times of the signal peaks of the frame preceding and determining, for each of the pq pairs of peaks, a corresponding relative time difference; d) applying to the relative time deviations determined in step c) at least one selection criterion for retaining only one peak of the current frame; and e) estimating the distance as a function of the arrival time of the peak retained in step d) with respect to the moment of emission of the last burst. 25

2. The method of claim 1 wherein, for the drone considered (Dl) implementing the method: - it is further provided a prior step of adjusting the recurrence frequency to a predetermined value different from the frequency of corresponding recurrence of another drone (D2) intended to be used at the same time as the drone considered, and step b) includes the possible reception of parasitic peaks originating from ultrasound burst emissions from the other drone.

3. The method of claim 1, wherein the difference between the recurrence frequencies of the drone considered (D1) and the other drone (D2) is between 3% and 10%, preferably 5%.

4. The method of claim 1, wherein step d) includes, as selection criterion, a filtering by which only the peaks of the current frame are kept for which the relative time difference with the peaks of the frame preceding is less than a predetermined threshold.

5. The method of claim 4, wherein said threshold is determined as a function of the maximum acoustic path variation between two positions of the drone at two consecutive emission times, for a displacement of the drone at its maximum speed in the direction of estimation of the distance.

6. The method of claim 5, wherein said threshold is determined by the expression: Vmav Fs D = 2. c Fdrone D being the value of the threshold expressed in number of samples, Vn, a; being the maximum speed of the drone in the direction of distance estimation, FS being the sampling frequency of the received signal, c being the speed of propagation of the sound, and Fdrone being the frequency of recurrence of the bursts.

7. The method of claim 5, wherein the threshold is increased by a correction term dependent on the time width of the ultrasonic burst.

8. The method of claim 7, wherein said threshold is determined by the expression: Vmax FS D = 2. + W.FS C Fdrone D being the value of the threshold expressed in number of samples, Vmax being the maximum speed of the drone in the direction of distance estimation, FS being the sampling frequency of the received signal, c being the speed of propagation of the sound, F drone being the frequency of recurrence of the bursts, and W being the time width of the salvo, in number of samples.

9. The method of claim 4, wherein step d) also includes, as an additional selection criterion in the case of a plurality of peaks retained after filtering, selecting the first peak of the current frame in the order of occurrence of successive signal peaks.

10. The method of claim 4, wherein step d) also includes, as an additional selection criterion in case of plurality of peaks retained after filtering, selecting the last peak of the current frame in the order of occurrence of successive signal peaks.